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例題精講 · 第 00816 題 · 陰極看誰最容易還原,陽極還要把超電勢加進去

以自編示意電解體系(Cu²⁺、Zn²⁺、H⁺ 各 0.100 mol/L,惰性電極)為材料,求理論與實際分解電壓,判定陰極析出順序,回代把 Zn²⁺ 誤當次優先時的分解電壓。

00816題號全 1000 篇 · 第 第136輪 / 第136冊 輪
方向化學·電化學與工藝流程六向之一
題型自編仿真題逐題精講 · 采分點拆解

題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。

例題精講 · 化學電化學與工藝流程

一、考點定位與做題順序

分解電壓 = 陽極實際析出電位 − 陰極實際析出電位。陰極按還原電位從正到負挑最容易的;陽極氧化要加上超電勢,所以實際值比標準值更正。「誰先析出」不能只排標準電位表,還得把超電勢與濃度項一起放進去。

自編示意:溶液含 Cu²⁺、Zn²⁺、H⁺ 各 0.100 mol/L(濃度項本題按標準態近似處理),惰性電極;O₂ 超電勢 0.40 V、H₂ 超電勢 0.30 V。電勢與超電勢均為自編示意值,不代表真實物質常數。

二、逐題精講

題1

題1 判定陰極析出順序,求理論分解電壓與實際分解電壓。

解析

陰極還原電位:Cu²⁺/Cu 為 +0.34 V,H⁺/H₂ 標準 0.00 V 但計超電勢後實際析出電位為負 0.30 V,Zn²⁺/Zn 為 −0.76 V。故 Cu 最先析出,H₂ 次之,Zn 最後。

陽極 O₂ 標準 +1.23 V,加超電勢後為 1.63 V。理論分解電壓(不計超電勢)= 1.23 − 0.34 = 0.89 V;實際分解電壓 = 1.63 − 0.34 = 1.29 V,比理論增加 0.40 V,相對 44.9%。

答案 順序 Cu → H₂ → Zn;理論 0.89 V、實際 1.29 V,增加 0.40 V(44.9%)。

採分點 陰極排序 2 分、陽極超電勢 1 分、理論電壓 1 分、實際電壓 1 分、增量 1 分。

易錯點 把 H₂ 超電勢加到分解電壓裡卻忘了 Cu 側沒有超電勢,或把陰極順序按絕對值排。

題2

題2 若誤把 Zn²⁺ 當成陰極次優先(跳過 H₂),分解電壓會是多少?

解析

誤按 Zn 析出:理論分解電壓 = 1.23 − (−0.76) = 1.99 V,比 Cu 析出的 0.89 V 高 1.10 V。

這 1.10 V 就是「選錯析出對象」的代價:電位越負,把它還原出來所需外加電壓越大。實際體系裡 Cu²⁺ 未耗盡前不會輪到 Zn,因此 1.99 V 不是本題的工作電壓,只能作為錯法回代的報警值。

答案 得 1.99 V,比 0.89 V 高 1.10 V;屬錯法報警值,非工作電壓。

採分點 錯法電壓 2 分、差值 1 分、排序依據 1 分、報警說明 2 分。

易錯點 把 1.99 V 當成本題實際分解電壓寫進結論。

三、規律小結與對照表

電極標準電位計超電勢後分解電壓貢獻
陰極 Cu+0.34 V+0.34 V被減數
陰極 H₂0.00 V負 0.30 V次優先
陰極 Zn−0.76 V−0.76 V錯法得 1.99 V
陽極 O₂+1.23 V1.63 V減數

小結:分解電壓按「陽極實際 − 陰極實際」算;陰極排序要含超電勢,電位越負所需電壓越大。

四、自測清單

  • 能按還原電位排出陰極順序
  • 能說明 H₂ 超電勢的作用
  • 能算理論分解電壓
  • 能算計超電勢後的實際分解電壓
  • 能回代選錯析出對象的報警值
  • 能區分報警值與工作電壓
編寫說明與學科依據

本文為備考教研體例稿:題目系按課程標準與聯招常見考點範圍編寫的仿真練習題,非真題原文;文中案例為示意內容,非真實記錄;文末欄目為學科依據說明,非逐條引文。涉及報考、錄取、證件、居留、資助等事項,一律以當年官方文件與學校正式通知為準。

學科依據:

  • 人教版高中教材(化學):雙指示劑法、重量分析誤差、掩蔽與封閉、分解電壓、平行反應選擇性與元素分析相關章節
  • 《普通高等學校聯合招收華僑港澳臺學生考試大綱(化學科)》:相關考點考查範圍(僅作命題範圍參照,本文題目未與真題逐題比對)
  • 編寫說明:題目、選段、選項、數據與解析均為按常見考點獨立編寫的原創仿真題,未取自任何題庫、教輔或試卷;採分點為教研整理,非官方評分標準

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聯招化學·分解電壓與超電勢:析出順序不是隻看標準電位
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